一种高性能无铅负温度系数热敏厚膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高性能无铅负温度系数热敏厚膜及其制备方法，主要复合成分有两种组合方式：无机相Ⅰ组合方式为：(1-t)Ba1-yMyFe1-xSnxO3+tBaCoⅡzCoⅢ2zBi1-3zO3，0.4≤t≤0.95(t为摩尔比率)；无机相Ⅱ组合方式为：(1-m-l)Ba1-yMyFe1-xSnxO3+mBaCoⅡzCoⅢ2zBi1-3zO3+l/2Ag2O，0.3≤m≤0.65，0.05≤l≤0.3，m、l为摩尔比率，将上述复合成分与有机载体按质量比75∶25混合均匀，形成厚膜电阻浆料。将浆料通过丝网印刷工艺印刷到基片上，经过放平，烘烤，预烧并重复印刷得到所需厚度的厚膜素坯。将素坯在750～850℃下烧结，保温40～80分钟即可得到无铅负温度系数热敏厚膜。本发明制备工艺简单，成膜温度低，膜厚度在10～100μm内，热敏常数值介于2500～5500K之间，室温电阻率处于150Ω·cm～10MΩ·cm范围内，耐老化时间超过800小时。

主权项

一种高性能无铅负温度系数热敏厚膜的制备方法，其特征是：包括如下步骤：（1）配料：无铅厚膜NTC热阻主要原料组合方式有两种：一种为无机相Ⅰ：是电阻相Ba1‑yMyFe1‑xSnxO3和导电相兼成膜助剂BaCoⅡzCoⅢ2zBi1‑3zO3的组合，其中CoⅡ为二价钴，CoⅢ为三价钴；另一种为无机相Ⅱ：是电阻相Ba1‑yMyFe1‑xSnxO3、导电相兼成膜助剂BaCoⅡzCoⅢ2zBi1‑3zO3和增强型导电相Ag2O三者的组合；所述的电阻相Ba1‑yMyFe1‑xSnxO3的原料组成摩尔比为：BaCO3：M2O3：SnO2：Fe2O3 =1‑y：y/2：x ：(1‑x)/2，0≤x≤0.1，0≤y≤0.8，M代表Y与Bi中的一种或两种；所述导电相兼成膜助剂BaCoⅡzCoⅢ2zBi1‑3zO3的原料组成为BaCO3、Co3O4和Bi2O3，其中Co3O4摩尔含量范围为：0.005≤z<0.1；所述无机相Ⅰ组合方式为：(1‑t) Ba1‑yMyFe1‑xSnxO3 + t BaCoⅡzCoⅢ2zBi1‑3zO3，0.4≤t≤0.95，其中t为摩尔比率；所述无机相Ⅱ组合方式为：(1‑m‑l) Ba1‑yMyFe1‑xSnxO3 + m BaCoⅡzCoⅢ2zBi1‑3zO3 + l/2Ag2O，0.3≤m≤0.65，0.05≤l≤0.3，其中m、l为摩尔比率；（2）制备电阻相和导电相：在850~1100℃范围内，以BaCO3、Bi2O3、Fe2O3、SnO2和Y2O3原料，采用固相烧结法合成具有钙钛矿结构的电阻相Ba1‑yMyFe1‑xSnxO3；同时在750~820℃范围内以BaCO3、Bi2O3和Co3O4为原料合成导电相兼粘合剂特征的BaCoⅡzCoⅢ2zBi1‑3zO3，合成保温时间均为2‑4小时；（3）制备电阻浆料无机相Ⅰ和电阻浆料无机相Ⅱ：将（2）制备的电阻相和导电相两种化合物经球磨机球磨混合均匀后制得电阻浆料无机相Ⅰ：Ba1‑yMyFe1‑xSnxO3 与BaCoⅡzCoⅢ2zBi1‑3zO3组合；或者将（2）制备的电阻相和导电相两种化合物加入Ag2O球磨均匀后形成电阻浆料无机相Ⅱ：Ba1‑yMyFe1‑xSnxO3、BaCoⅡzCoⅢ2zBi1‑3zO3 和Ag2O组合；（4）制备厚膜电阻浆料：把上述电阻浆料无机相Ⅰ或电阻浆料无机相Ⅱ与有机载体，按质量比75︰25混合均匀，形成厚膜电阻浆料；（5）把上述电阻浆料通过丝网印刷工艺印刷到氧化铝基片上，经过30‑60分钟放平，然后在50‑150℃下烘烤30分钟，再放入快速热处理炉中550‑650℃预烧去除有机物；（6）基于不同的膜厚度要求，多次重复步骤（5），制得不同厚度的印刷厚膜素坯；（7）将厚膜素坯以升温速率为2‑9℃/min加热至750‑850℃烧结，保温40‑80分钟，得到所需的无铅NTC热敏厚膜。